某水電站500 kV線路均壓環裂紋缺陷原因探討

熊 榮，徐青彪，李冬生，劉 銳

(國電大渡河檢修安裝有限公司，四川 樂山 614900)

均壓環普遍存在于超高壓線路中，它能改善高壓線路絕緣子周圍的電場分布，防止超高壓絕緣子出線電暈、劣化，起到保護線路絕緣子的作用，超高壓線路均壓環體積較大，長期在大風惡劣天氣下運行，經常會發生裂紋現象，而裂紋的出現會進一步加劇均壓環的震動，進而造成更大的裂紋，甚至會出現斷裂，給線路的安全穩定運行造成不利后果。本文通過某水電站升壓站均壓環裂紋現象進行分析論證，找出造成均壓環裂紋的原因，進而通過分析結果，采取一系列措施來處理此類缺陷。

1 現象描述

2016年10月24日10時05分，某水電站運行人員在對戶外升壓站出線設備進行巡回檢查時，發現該條線路電壓互感器均壓環發出嗡嗡的震動聲，隨即通知檢修人員，對該條線路均壓環進行開票檢查。檢修人員利用高清望眼鏡及攝像機對該條線路進行了檢查，發現該條線路A相電壓互感器均壓環出現輕微裂紋。同時伴隨著出線場風力的增大，該均壓環會發出嗒嗒聲，持續時間約為4～5 min，當風力減弱時，均壓環的震動聲也會隨之消失。11月10日，在對該條線路年檢時，對發出異響的均壓環進行檢查，發現該均壓環焊接部分出現裂紋，均壓環支撐筋出現斷裂。均壓環裂紋情況如圖1，均壓環支撐筋斷裂情況如圖2。

圖1 均壓環裂紋情況

圖2 均壓環支撐筋斷裂情況

2 裂紋原因分析

2.1 均壓環裂紋的初步分析

通過對均壓環進行全面檢查，發現出現裂紋的地方都分布在均壓環支撐筋固定樁與均壓環焊接部分，具體裂紋情況如圖3、圖4。

圖3

圖4

仔細觀察均壓環裂紋處，會發現裂紋均是從焊縫處開始發展的，進而排除其被空中物體撞擊造成的可能性；同時在均壓環裂縫處，發現有水流出，初步判斷水是由于均壓環出現裂紋后，遭遇降雨天氣，雨水通過裂縫進入均壓環本體內，雨水進入均壓環內，會增加均壓環的重量，由于500 kV強大的磁場，會對重量增加的均壓環產生強大的電磁力，該電磁力會同峽谷內的疾風，對均壓環產生強大的沖擊力，在該沖擊力的作用下，一方面會增加裂縫的深度與廣度，另一方面會增加均壓環筋條的承受力，如此一來，就會造成惡性循環，持續增大的裂縫會進一步加大均壓環支撐筋的承載力。同時，均壓環支撐筋固定螺栓孔徑過大，造成支撐筋受力面積過小，承載力不足，當沖擊力大于支撐筋最大承受力時，支撐筋隨之斷裂。綜上所述，均壓環在長期惡劣環境中運行，由于其制造工藝、材料、結構等因素，加上長期遭受的風力、電磁力等疲勞載荷作用，是造成均壓環裂紋、支撐筋斷裂的主要原因。

2.2 均壓環制造工藝及材料分析

該水電站升壓站均壓環都是采用的鋁合金圓管型，出現裂紋的電壓互感器均壓環是由厚度為3 mm的鋁合金圓管以及6 mm的支撐筋組成，如5所示。

圖5 鋁合金圓管型均壓環

這種均壓環是通過支撐筋與螺栓連接固定到絕緣子支柱上的，而均壓環圓管與支撐筋之間存在焊接的螺栓孔支柱，由于焊接工藝原因，常常在焊接處出現不同程度微小裂縫，在長期惡劣環境下運行后，細微的裂縫會被放大，進而造成均壓環開裂。

2.3 均壓環結構及安裝工藝分析

在結構上，該類型的均壓環主要受力部位是在均壓環支撐筋與螺栓連接處，而支撐筋與絕緣支柱連接處受力最大，該處除了承受均壓環自身的額重量外，還要承受均壓環由于電磁場、風等造成的均壓環振動，通過觀察，出現裂紋的均壓環支撐筋螺栓孔明顯比其他完好的均壓環大，過大的螺栓孔會造成支撐筋實際受力面積大大減小，進而造成支撐筋與螺栓連接部位所承受的壓力變大，造成支撐筋斷裂。在安裝工藝方面，均壓環安裝過程中，如均壓環發生碰撞、被踩踏等事件，會對均壓環的安全穩定運行造成隱患。

圖6 均壓環筋條螺栓孔

3 處理方法

鑒于均壓環在高壓線路中的重要性，以及出現裂紋的危害性，在運行維護時，要加強定期對出線設備均壓環的巡回檢查，特別是運行工況惡劣的變電站，更要加強對運行年限長的均壓環進行跟蹤巡查，做到及早發現、及時處理。

鑒于對均壓環裂紋原因的分析，可以從制造工藝、使用材料、結構、安裝方法等方面對均壓環進行改進，如增加均壓環管壁厚度、支撐筋厚度，縮小支撐筋螺栓孔徑，加大支撐筋固定樁面積，嚴格焊接工藝及安裝方法，確保均壓環良好的運行狀態。